作者：王俊杰1杨华伟1,2湛月平1,3柴祯1蔡军1,3,4朱治平1,3,4

作者单位：1. 中国科学院工程热物理研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室2. 煤灵活燃烧与热转化山西省重点实验室 3. 山西省煤炭清洁高效燃烧与气化工程研究中心 4. 中国科学院大学

刊名：洁净煤技术

ISSN：1006-6772

出版年：2023-09-04

卷：29

期：10

起页：54-65

止页：

分类号：TQ172.6;TK6

语种：中文

关键词：生物质;替代燃料;水泥窑炉;低碳;二氧化碳减排;

内容简介

水泥工业是重要的基础原材料行业，同时也是高耗能、高碳排放行业。我国生物质资源丰富，生物质替代燃料应用于水泥行业有助于降低化石能源消耗和碳排放，是实现我国水泥工业碳中和的主要途径之一。系统梳理并分析了生物质替代燃料在水泥行业的应用进展以及存在的相关问题，并给出了解决思路。较传统化石燃料，生物质燃料具有水分含量高、热值低、尺寸大等特点，应用于水泥生产时，可能造成燃料燃尽率降低、烟气量增大、热耗增加、熟料碱含量增加及波动增大等。国外建立了完善的固体回收燃料标准体系，为包括生物质在内的固体回收燃料规范化制备、规模化使用奠定了基础。全球水泥和混凝土协会发布数据显示，2020年全球水泥行业生物质燃料占比6.7%,其中，农业废物、有机废物、纺织废物占比最大，达32%;捷克、德国、波兰等国家生物质燃料占比超22%。与之相比，我国水泥行业使用生物质等替代燃料起步较晚，截至2021年使用替代燃料的水泥生产线占比不超过3%,热量替代率约为2%。从国内的应用情况来看，生物质替代燃料有助于降低单位熟料煤耗，仍存在与现有热工系统不适应、热量利用效率偏低、影响熟料产质量等问题。为降低生物质燃料直接投喂带来的负面影响，需对其进行预处理，对包括机械预处理和高温燃烧预处理在内的相关技术进行了介绍，对比分析各自的优缺点。最后分析生物质替代燃料应用于水泥行业存在的主要问题，并提出了针对性解决思路，包括强化中试研究，增强对实际生产的指导；完善相关标准，建立包括生物质在内的替代燃料产业链；利用水泥窑大量低温废气烘干生物质燃料，减少带入系统的水分；借助CFD模拟，优化生物质燃料喂入的相对位置；根据处置燃料种类，推广循环流化床等高温燃烧预处理技术；开发替代燃料智能控制系统，减少对于熟料产质量影响。水泥工业是我国碳减排的重要战场，生物质替代燃料必将在水泥行业展示出强大的生命力和广阔的应用前景，为我国双碳战略目标的实现做出重要贡献。